包含镁掺杂半导体薄膜的光伏器件制造技术

本发明专利技术公开了一种可以包含与半导体层接触的掺杂剂的光伏电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光伏电池。
技术介绍
在光伏器件的制造过程中，将一层用为窗口层并且第二层用为吸收层而将半导体 材料层应用到基板。窗口层可以允许太阳能穿透至吸收层，在吸收层光能转化为电能。一 些光伏器件可以使用同样是电荷导体的透明薄膜。导电薄膜可以是诸如掺氟氧化锡、掺铝 氧化锌或氧化铟锡的透明导电氧化物(TCO)。TCO可以允许光穿过基板窗口至有源光吸收 材料，并且还起到欧姆接触的作用来传送光生载流子离开光吸收材料。可以在半导体层的 背表面上形成背电极。背电极可以包括诸如金属银、镍、铜、铝、钛、钯或任何它们实际的组 合的导电材料，以提供与半导体层的电连接。背电极可以是半导体材料。掺杂半导体层可 以提高光伏器件的效率。
技术实现思路
通常，光伏电池可以包括透明导电层和与透明导电层接触的第一半导体层，其中， 第一半导体层包含镁。在特定的情况下，基板可以是玻璃基板。在其他情况下，基板可以是 ^^^J^l J^ O第一半导体层可以包含CdS。第一半导体层的厚度可以在大约200埃-3000埃之 间。第一半导体层可以包含-20%的镁。在某些情况下，透明导电层可以设置在基板上 方。在某些情况下，透明导电层可以设置在第一半导体层上方。在某些情况下，光伏电池还 可以包括与第一半导体层接触的第二半导体层。该第二半导体层可以包含CdTe。该第二半 导体层可以包含氯化镉处理的CdTe。制造光伏电池的方法可以包括提供透明导电层以及沉积与透明导电层接触的第 一半导体层的步骤，其中，第一半导体层用镁处理。可以用氯化镉来处理第二半导体层。可 以在大约380°C _450°C用热来处理第二半导体层。用于产生电能的系统可以包括透明导电层；与透明导电层接触的第一半导体 层，用镁处理；第一电连接，连接到透明导电层；第二电连接，连接到与第二半导体层相邻 的背金属电极。第一半导体层可以包含CdS。第一半导体层可以包含-20%的镁。在某 些情况下，可以将透明导电层设置在基板上方。在某些情况下，可以将透明导电层设置在第 一半导体层上方。在某些情况下，光伏电池还可以包括与第一半导体层接触的第二半导体 层。该第二半导体层可以包含CdTe。该第二半导体层可以包含氯化镉处理的CdTe。附图说明图1是具有多层的基板的示意图。图2是具有多层的基板的示意图。图3是具有多层的基板的示意图。图4是示出Mg浓度增加的效果的图表。图5是示出CdCl2处理温度的效果的图表。具体实施例方式光伏电池可以包括在基板的表面上的透明导电层以及包含镁的第一半导体层。通 常，用镁处理使得更薄的半导体层得以使用，热处理条件越强，器件的性能改善得越多。参照图1，光伏电池可以包括第一半导体层100，第一半导体层100可以包含例如 CdS。可以用镁101来处理第一半导体层(例如CdS层)。CdS层可以包括例如-20% 的镁。可选择地，还可以加入另一掺杂剂102来处理第一半导体层。透明导电层可以包含 透明导电氧化物(TC0)。镁或其他掺杂剂可以由诸如载气的气源或者通过从基板130、TC0 120本身或者TC0上的表面层140扩散来供应。第二半导体层150可以沉积在第一半导体 层上方。第二半导体层可以包含例如CdTe。参照图2，可以用镁201或者其他掺杂剂来处理第一半导体层(例如CdS层)。镁 或其他掺杂剂可以由诸如载气的气源或者通过从基板130、TC0 120本身或者TC0上的表 面层140扩散来供应。掺杂剂可以在第一半导体层200a和附加的第一半导体层200b之间 形成层202。含有掺杂剂的层可以包含例如-20%的镁。第一半导体层200a的厚度可 以大于另一第一半导体层200b的厚度。例如，第一半导体层的厚度可以大于200埃、大于 400埃以及大于800埃，或者大约900埃。另一第一半导体层的厚度可以大于50埃、大于 75埃，或者大约100埃。第二半导体层250可以沉积在第一半导体层上方。可以用镁或者 可选择地用另一掺杂剂来处理第二半导体层。第二半导体层可以包含例如CdTe。掺杂剂层 的厚度可以例如大于4埃、大于8埃、大于12埃，或者大约15埃。参照图3，光伏器件可以包括第二半导体层350和用镁301处理的第一半导体层 300。第一半导体层可以由基板330支撑。可选择地，可以用另一掺杂剂302来处理第二半导 体层。可以有意地加入第一掺杂剂和第二掺杂剂作为非本征掺杂剂(extrinsic dopant) 0通常，光伏电池效率取决于至少三个参数开路电压、短路电流密度和填充因数。 开路电压(Voc)是外部电路的电流为零时的电压。短路电流密度(Jsc)是电流在零偏压下 流出太阳能电池的电流密度。填充因数(FF)是最大功率点与开路电压(Voc)和短路电流 (Jsc)的比值。增加的Jsc导致光伏电池效率增加。可以通过降低半导体层(例如Cds层)的厚 度来增加JSC。然而，如果CdS层的厚度被降低至一定限度以下，则会对Voc产生不利的影 响，导致电池效率降低。传统地，已使用在TC0层和CdS层之间的高阻抗氧化物层来克服这 样的问题。然而，尽管使用高阻抗氧化物，但是为获得高效率电池通常仍需要大约1000埃 的CdS厚度来制造有效的CdS/CdTe结。光伏电池的加工通常涉及对用氯化镉涂覆的CdTe板的热处理步骤。可以通过诸 如溶液喷射、蒸气或喷雾的多种技术来涂覆氯化镉。也可以通过诸如电沉积、溅射、近距离升华、丝网印刷、蒸发和气相传输沉积的多种技术来涂覆CdTe。无论哪种CdTe沉积技术， 380°C -450°C的热处理温度通常都是最有效的。通常，低于380°C的温度会导致光伏电池的初 始Voc和FF降低。高于450°C的温度也会导致光伏电池的初始Voc和FF降低，但是Jsc较 高。Jsc的增加通常是由于CdS层扩散至CdTe层，这会降低有效的CdS厚度，进而降低Voc。本专利技术的专利技术人已经发现对CdS的改性掺杂(例如通过掺杂镁)可以克服由于较 薄的CdS层引起的Voc损失。CdS的镁掺杂也可以降低装置对CdCl2处理温度变化的敏感 度，并且降低在较高CdCl2处理温度的装置性能损失。如表1所示，实验显示当用镁处理的硫化镉(CdS:Mg)用在CdTe光伏电池中时，显 示出下面的结果，表明CdS厚度可以被降低，从而允许在不损失Voc的情况下增加Jsc。还 可以在不降低Voc的情况下应用更高温度的热处理。表 1控制镁处理不丢失Voc情况下所 需的CdS厚度 1000埃500 埃-700 埃不降低Voc情况下的 允许热度395°C -410°C430 °C -450 °C参照图4和图5，当与具有未掺杂CdS的层的电池相比时，经处理而具有镁处理的 CdS层的光伏电池被证明比氯化镉处理的不同温度下的电池电量更充沛。此外，具有镁处理 的CdS层的光伏电池相比于具有未掺杂CdS的层的电池达到更高的平均Voc。此外，在具有 镁处理的CdS层的光伏电池中，镁浓度的增加与Voc的增加直接相关。通常，在第一半导体层(例如含有CdS的层)中不含任何杂质掺杂剂或者在第二 半导体层(例如CdTe层)中不含任何杂质掺杂剂，或者这两种层中均不含杂质掺杂剂的情 况下来加工光伏电池。用镁掺杂第一半导体层可以降低光伏电池的不稳定性并提高效率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电池，所述光伏电池包括：透明导电层；与透明导电层接触的第一半导体层，其中，第一半导体层包含镁。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-7-24 61/083,325一种光伏电池，所述光伏电池包括透明导电层；与透明导电层接触的第一半导体层，其中，第一半导体层包含镁。2.如权利要求1所述的光伏电池，其中，所述第一半导体层包含CdS。3.如权利要求1所述的光伏电池，其中，所述第一半导体层的厚度在大约200埃-3000 埃之间。4.如权利要求1所述的光伏电池，其中，所述第一半导体层包含-20%的镁。5.如权利要求1所述的光伏电池，其中，所述透明导电层设置在基板上方。6.如权利要求1所述的光伏电池，其中，所述透明导电层设置在第一半导体层的上方。7.如权利要求1所述的光伏电池，其中，所述光伏电池还包括与所述第一半导体层接 触的第二半导体层。8.如权利要求7所述的光伏电池，其中，所述第二半导体层包含CdTe。9.如权利要求7所述的光伏电池，其中，所述第二半导体层是氯化镉处理的CdTe。10.一种制造光伏电池的方法，所述方法包括以下步骤 提供透明导电层；沉积与透明导电层接触的第一半导体层的步骤，其中，第一半导体层用镁处理。11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一半导体层包含CdS。12.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一半导体层包含1% -20%的镁。13.如权利要求10所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿克列士古普塔，瑞克C鲍威尔，大卫伊格尔沙姆，
申请(专利权)人：第一太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]